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塑膠產品注塑成型工藝


塑膠類零件制造過程,根據需要先要進行塑膠成型、加工成各類塑膠半成品或部件,注塑成型是塑膠零件主要的成型方法之一。


注塑成型必須借助注塑機等成型設備和注塑模具才能完成,對于注塑原理與工藝流程以及注塑模具結構和原理等理論內容在其他有關資料中都有詳盡的描述,在此不必重復。本章主要介紹在塑膠產品制造過程中常涉及的實際內容和問題。


所謂注塑成型(injection  molding)是指將已加熱熔融的材料噴射注入模具內 ,經冷卻與固化后,得到成型品德方法。其具體過程是,將粒狀或粉狀塑料從注塑機的料斗送入加熱的料筒中,經加熱塑化成熔融狀態,由螺桿施壓而通過料筒端部的噴嘴注入低溫的、閉合的模具型腔中經冷卻硬化而保持模腔所賦予的形狀,開模取出膠體后就完成了一個工作周期。



注塑成型是塑膠成型加工中普通采用的方法,它適用于全部熱塑性塑料(熱塑性塑料:在特定的溫度范圍內能反復加熱熔融和冷卻硬化的一類塑料,如 ABS、PP、PE、PC、PA、POM)和部分熱固性塑料,塑膠塑膠產品的大部分零部件都是通過注塑成型制造的。


注塑成型的成型周期短(幾秒到幾分鐘),成型制品質量可由幾克到幾十千克,能一次成型外形復雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的模塑品。因此,該方法適應性強,生產效率高。


注塑成型又稱注射模塑成型,它是一種注射兼模塑的成型方法。注塑成型方法的優點是生產速度快、效率高,操作可實現自動化,花色品種多,形狀可以由簡到繁,尺寸可以由大到小,而且制品尺寸精確,產品易更新換代,能成形狀復雜的制件,注塑成型適用于大量生產與形狀復雜產品等成型加工領域。


不利的一面是模具成本高,且清理困難,所以小批量制品就不宜采用此法成型。用這種方法成型的制品有:電視機外殼、半導體收音機外殼、電器上的接插件、旋鈕、線圈骨架、齒輪、汽車燈罩、茶杯、飯碗、皂盒、浴缸、涼鞋等。


一個完整的注塑生產過程還應包括一些輔助工序,如圖所示。



注塑生產過程中可劃分如下幾個步驟


第一步,準備塑膠料。將從外購回的全新塑膠原料和回收的二次料按照合適的比例,通過混料機將兩者進行充分混合,配置成用于生產的塑料原料。


第二步,配料著色。若根據塑膠產品設計要求,注塑件需要整體著色,則在進行注塑前通過在塑料原料內添加相應的著色劑,并與原料均勻、充分地混合,可使塑料在注塑成型過程中實現著色而獲得有色的注塑件。


第三步,焗料干燥。根據注塑成型工藝要求,要保證塑料原料的充分干燥,不含水分,因此在進行注塑成型之前通過干燥機對原料進行干燥處理。


第四步,注塑成型。在對塑料原料進行前處理后,利用注塑模具在注塑機中進行加工生產。在成型加工之前,還要對模具進行試模,檢查模具的質量和調試合適的工藝參數。


第五步,去水口。注塑加工完成后,要對注塑件上的水口料進行清除。在進行去除水口的過程中,要特別注意不能損傷注塑件。


第六步,檢查和包裝。去除水口后,要對注塑件進行質量檢查,對合格品進行半成品包裝和裝箱,準備轉到下一道工序;對不合格品進行收集回收。


第七步,回收廢料。對在成型加工中產生水口料和經檢查不合格的制品,不能隨意丟棄,而是應該進行回收。經碎料機打料粉碎后,可以按一定比例與全新料混合用在后續的生產中。


實際注塑生產過程可采用半自動和全自動兩種生產形式,而手動形式只是在調試機器時采用。


在塑膠產品企業進行注塑生產時,要獲得優良的注塑制品需要具備以下五個主要先決條件:

  • ①具備性能可靠的注塑機;

  • ②滿足使用要求的輔助設備(干燥機、凍水機、碎料機和混料機等);

  • ③選擇適用的塑料;

  • ④優良的注塑模具;

  • ⑤高素質的調機技術人員。


注塑機是注塑成型過程的核心設備,生產輔助設備主要指干燥機、凍水機、碎料機和混料機等,干燥機用來干燥塑料原料(由于塑料高分子大都含有親水基因,易吸水導致成型產生銀絲、氣泡、水紋等缺陷);



凍水機可以通過控制冷卻水溫度(一般為 10℃左右)來控制模具的工作溫度;碎料機將脫離的流道或報廢塑料打碎成為水口料以回用于生產(打料時注意不同種類的料分開不能雜合,環境要保持干凈,防收污染);


混料機將按配比稱量后的塑膠原料、水口料(若需要加入)及色粉/色種通過機械攪拌,混合均勻,以使成型塑件著色,強度一致。不同塑料其主要性能及注塑成型工藝特點不同,因此根據塑膠產品的不同性能與成本等要求選擇相應的原料。


塑膠模具是注塑成型生產中賦予塑料形狀所用部件的組合體,塑膠模的結構視塑料性質、制作形狀、結構以及注塑機的不同等因素而形式、大小差異很大,然而其基本結構大致相同,即主要由澆注系統、成型零件、結構零件三大部分組成,其中澆注系統與成型零件是與塑料直接接觸的部分,并隨塑料制品而變化,它是模具中最重要、最復雜、變化最大、要求表面精度及光澤度最高的部分。高素質的調機技術人員可以保證獲得優良的注塑工作條件和參數。


注塑成型設備


注塑成型是在注塑成型設備(簡稱注塑機,外觀如圖 2-2 所示)上完成全部工作過程的。注塑機可用于各種熱塑性塑料(尼龍、ABS、聚丙烯、聚苯乙烯等)的成型加工,廣泛用于汽車、儀表、電子、電信、塑膠產品、日用制品、文具等零件注

塑成型。


注塑機基本組成與結構


一般情況下,通用型注塑機基本結構包括三大部分,即注射裝置、合模裝置(鎖模與脫模裝置)和液壓傳動與電氣控制系統


(1)注射裝置

注射裝置是注塑機的心臟部分,其作用是保證定時、定量地把物料加熱塑化和熔融,然后以一定的壓力和盡快的速度把相當于一次注射量的熔融塑料注入模具型腔內,注射完畢還要有一段保壓時間以向模腔內補充一部分因冷卻而收縮的熔料,使制品密實和防止模腔內物料反流。


因此,注射裝置必須保證塑料均勻塑化,并有足夠的注射壓力和保壓壓力。能滿足這些要求的注射裝置主要有柱塞式、柱塞-螺桿式、螺桿式等。


注射裝置主要有塑化裝置(螺桿或柱塞、機筒、噴嘴和加熱器等)、料斗、計量裝置、螺桿傳動裝置、注塑油缸和注塑座整體移動油缸等組成。


注射裝置是將樹脂予以加熱融化后在射入模具內。此時,要旋轉螺桿,并讓投入到料斗的樹脂停留在螺桿前端(稱之為計量),經過相當于所需樹脂量的行程貯存后在進行射出。當樹脂在模具內流動時,則控制螺桿的移動速度(射出速度),并在填充樹脂后用壓力(保壓力)進行控制。當達到一定的螺桿位置或一定射出壓力時,則從速度控制切換成壓力控制。


(2)合模裝置

合模裝置主要作用是固定模具,實現模具的開閉動作。在注塑和保壓時保證模具可靠地合緊,以及執行脫模作業。合模裝置主要由固定模具的前模板以及安裝移模油缸或調模裝置的后模板、移動模板、拉桿、合模油缸、移模油缸、連桿機構、調模機構、頂出機構和安全保護機構等組成。


(3)液壓傳動與電氣控制系統

液壓傳動與電氣控制系統的作用中保證注塑機按工藝過程預定的要求(壓力、溫度、速度和時間等)和動作程序準確而有效地工作。液壓傳動主要由各種液壓元件、液壓基本回路和其他附屬裝置所組成。電氣控制系統主要由各種電器元件、儀表、電控系統(加熱、測量)、微機控制系統等組成。液壓傳動與電氣控制系統兩者有機結合協調工作,對注塑機提供動力和現實動作控制。


注塑機的基本參數


注塑機的性能通常采用一些參數加以表示,其基本參數有注射量、注射壓力、注射速度、注射時間、塑化能力、鎖模力、移模速度和合模裝置基本尺寸等。這些參數能較好地反映出注塑件的大小、物料種類和品級范圍,又是注塑模具設計和注塑機選用的依據。


(1)注射量

是指在對空注射條件下,注塑機螺桿或柱塞作一次最大注塑行程時,注塑系統所能達到的最大注出量。該參數表明注塑機的生產能力的重要標志,常用來表示注塑機的規格。

注射量一般有兩種表示方法

  • 一種以熔料的容積表示(單位為 cm3);

  • 另一種是用熔料的質量表示(單位為 g)。


(2)注射壓力

是指螺桿或柱塞端面處作用于熔料單位面積上的力。注射壓力的大小與注塑機結構、制品形狀、塑料性能、溫度和模具等因素有關。在實際生產中,注塑壓力應能在注塑機允許范圍內調節,其大小要根據實際情況進行選用,若注射壓力過大,制品可能出現飛邊或脫模困難等問題;若注塑壓力過小,則熔料不易成型等。



(3)鎖模力

是指注塑機合模機構施于模具上的最大夾緊力。在此力作用下,模具不應被熔體所頂開,在一定程度上反映出注塑機所能生產制品的大小,也是注塑機生產能力的又一個重要參數。鎖模力的選取很重要,若選用注塑機鎖模力不夠,在成型時易使制品產生飛邊,不能成型薄壁制品;若鎖模力選用過大,容易壓壞模具等。


(4)合模裝置基本尺寸

合模裝置基本尺寸直接關系到所能加工制品的范圍和模具的安裝、定位等。主要包括模板尺寸與拉桿間距、模板間最大開距與動模板行程和模具厚度等。


注塑機操作


養成良好的注塑機操作習慣對提高機器壽命和生產安全都大有好處。


(1)開機之前

  • ①檢查電器控制箱內是否有水、油進入,若電器受潮,切勿開機。應由維修人員將電器零件吹干后再開機。

  • ②檢查供電電壓是否符合,一般不應超過±15%。

  • ③檢查急停開關,前后安全門開關是否正常。驗證電動機與油泵的轉動方向是否一致。

  • ④檢查各冷卻管道是否暢通,并對油冷卻器和機筒端部的冷卻水套通入冷卻水。

  • ⑤檢查各活動部位是否有潤滑油(脂),并加足潤滑油。

  • ⑥打開電熱控制系統,對機筒各段進行加溫。當各段溫度達到要求時,再保溫一段時間,以使機器溫度趨于穩定。保溫時間根據不同設備和塑料原料的要而有所不同。

  • ⑦在料斗內加入足夠的塑料。根據注塑不同塑料的要求,有些原料最好先經過干燥。

  • ⑧要蓋好機筒上的隔熱罩,這樣既可以節省電能,又可以延長電熱圈和電流接觸器的壽命。


(2)操作過程中

  • ①不要為了貪圖方便,隨意取消安全門的作用。

  • ②注意觀察壓力油的溫度,油溫不要超出規定的范圍。液壓油的理想工作溫度應保持在 45~50℃之間,一般在 35~60℃范圍內比較合適。

  • ③注意調整各行程限位開關,避免機器在動作時產生撞擊。


(3)工作結束時

  • ①停機前,應將機筒內的塑料清理干凈,預防剩料氧化或長期受熱分解。

  • ②應將模具打開,使肘桿機構長時間處于閉鎖狀態。

  • ③車間必須備有起吊設備。裝拆模具等笨重部件時應十分小心,以確保生產安全。


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